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NTIS 바로가기전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.59 no.8, 2010년, pp.1401 - 1405
정순원 (ETRI 융합부품.소재연구부문) , 구경완 (호서대학교 국방과학기술학과)
We have successfully demonstrated of metal-insulator-semiconductor (MIS) capacitors with
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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MOS 구조에서 1950-60년대부터 고려된 구조는 무엇인가? | MOS 구조에서 게이트 산화막을 강유전체 박막으로 대체시킨 MFS 구조에 대한 연구가 1950-60년대부터 고려되었다. 이러한 MFS 구조에서는 실리콘 기판 위에 직접 강유전체 박막을 증착시키는 것이므로, 누설 전류가 크고 강유전체 박막과 실리콘 계면 사이에 높은 계면 준위나 트랩(trap)을 형성한다는 사실, 강유전체 재료의 금속전자가 실리콘 중으로 확산하는 현상, 산화물계 강유전체인 경우 실리콘과의 계면에 불필요한 실리콘 산화막이 형성되는 것, 강유전체 박막 결정이 실리콘 상에서 배향성이 우수하지 않다는 점 등 여러 가지 문제가 있어 우수한 트랜지스터 특성이 얻어지고 있지 않다. | |
MFISFET 구조를 위해 어떤 물질이 삽입되어야 하며 그 특징은? | 최근에는 이러한 문제점들을 해결하기 위해서 강유전체 박막과 실리콘 기판 사이에 절연층을 삽입한 MFISFET(metal-ferroelectric-insulator-semiconductor fieldeffect-transistor) 구조가 제안되고 있다.[1-8] 삽입되는 절연 물질은 우수한 계면 특성과 높은 유전율을 가져야 하며, 우수한 확산방지 특성을 갖는 물질이어야 한다. 또한 고온의 공정에서도 안정하여 그 위에 증착되는 박막의 강유전성 특성을 유지할 수 있어야 한다. 본 연구팀에서는 상술한 문제점들을 해결하기 위한 방법의 일환으로 HfO2 박막에 주목하였다. | |
게이트 산화막을 강유전체 박막으로 대체시킨 MFS 구조의 문제점은? | MOS 구조에서 게이트 산화막을 강유전체 박막으로 대체시킨 MFS 구조에 대한 연구가 1950-60년대부터 고려되었다. 이러한 MFS 구조에서는 실리콘 기판 위에 직접 강유전체 박막을 증착시키는 것이므로, 누설 전류가 크고 강유전체 박막과 실리콘 계면 사이에 높은 계면 준위나 트랩(trap)을 형성한다는 사실, 강유전체 재료의 금속전자가 실리콘 중으로 확산하는 현상, 산화물계 강유전체인 경우 실리콘과의 계면에 불필요한 실리콘 산화막이 형성되는 것, 강유전체 박막 결정이 실리콘 상에서 배향성이 우수하지 않다는 점 등 여러 가지 문제가 있어 우수한 트랜지스터 특성이 얻어지고 있지 않다. 최근에는 이러한 문제점들을 해결하기 위해서 강유전체 박막과 실리콘 기판 사이에 절연층을 삽입한 MFISFET(metal-ferroelectric-insulator-semiconductor fieldeffect-transistor) 구조가 제안되고 있다. |
C. W. Choi, A. A. Prabu, Y. M. Kim, S. Yoon, K. J. Kim, C. Park, "Comparative electrical bistable characteristics of ferroelectric poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene) copolymer based nonvolatile memory device architectures", Appl. Phys. Lett., Vol. 93, p. 182902, 2008.
S. H. Noh, W. Choi, M. S. Oh, D. K. Hwang, K. Lee, S. Im, S. Jang, E. Kim, "ZnO-based nonvolatile memory thin-film transistors with polymer dielectric/ferroelectric double gate insulators", Appl. Phys. Lett., Vol. 90, p.253504, 2007.
W. Choi, S. H. Noh, D. K. Hwang, J.-M. Choi, S. Jang, E. Kim, S. Im, "Pentacene-Based Low-Leakage Memory Transistor with Dielectric/Electrolytic/ Dielectric Polymer Layers", Electrochem. Solid-State Lett., Vol. 11, pp. H47-H50, 2008.
S. H. Lim, A. C. Rastogi, S. B. Desu, "Electrical properties of metal-ferroelectric-insulator-semiconductor structures based on ferroelectric polyvinylidene fluoride copolymer film gate for nonvolatile random access memory application", J. Appl. Phys., Vol. 96, pp. 5673-5682, 2004.
T. J. Reece, S. Ducharme, A. V. Sorokin, M. Poulsen, "Nonvolatile memory element based on a ferroelectric polymer Langmuir-Blodgett film", Appl. Phys. Lett., Vol. 82, p. 142, 2003.
S. Fujisaki, H. Ishiwara, Y. Fujisaki, "Low-voltage operation of ferroelectric poly(vinylidene fluoridetrifluoroethylene) copolymer capacitors and metalferroelectric-insulator-semiconductor diodes", Appl. Phys. Lett., Vol. 90, p. 162902, 2007.
S.-W. Jung, S.-M. Yoon, S.-Y. Kang, K.-J. Choi, W.-C. Shin, B.-G. Yu, "Low Voltage Operation of Nonvolatile Ferroelectric Capacitors Using Poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene) Copolymer and Thin Al2O3 Insulating Layer", Electrochem. Solid-State Lett., Vol. 12, No. 9, pp. H325-H328, 2009.
정순원, 이기식, 구경완, "비휘발성 메모리 응용을 위한 ALD법을 이용한 Al2O3 절연막의 특성" 전기학회논문지 C권, Vol. 58, No. 12, pp. 2420-2424, 2009.
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